DE877632C

DE877632C - Flow-cooled electrical resistance

Info

Publication number: DE877632C
Application number: DEI1943A
Authority: DE
Inventors: Andrew Aloysius Foley; Barbara Louise Schoenfeld
Original assignee: International Resistance Co
Current assignee: International Resistance Co
Filing date: 1950-09-15
Publication date: 1953-05-26

Description

Strömungsgekühlter elektrischer Widerstand Die Erfindung betrifft einen strömungsgekühlten elektrischen Widerstand. Soweit solche Widerstände derart ausgebildet sind, daß: der Widerstand. direkt mit der Kühlflüssigkeit in Berührung kommt, sind der Widerstand so ausgebildet und. der spezifische Widerstand der Kühlflüssigkeit so bemessen, daß die dem Widerstand parallel liegende Flüssigkeit den Widerstandswert des Gesamtwiderstands praktisch nicht beeinflußt. Ein Zweck der Erfindung ist, für einen strömungsgekühlten Widerstand eine Bauweise zu erreichen, bei der heiße Stellen infolge von luftgefüllten Räumen auf der Oberfläche des Widerstandsbelags vermieden werden. Ein weiterer Zweck besteht darin, dem Kühlmittel, während es an dem Widerstandsbelag entlang strömt, eine wirbelartige Bewegung zu erteilen, um solche heißen Stellen zu vermeiden.Flow Cooled Electrical Resistance The invention relates to a flow-cooled electrical resistor. So much for such resistance are designed that: the resistance. in direct contact with the coolant comes, the resistance are designed and. the specific resistance of the coolant dimensioned so that the liquid lying parallel to the resistor has the resistance value the total resistance practically not influenced. One purpose of the invention is for a flow-cooled resistor to achieve a construction in which hot spots avoided due to air-filled spaces on the surface of the resistance covering will. Another purpose is to keep the coolant away while it is on the drag pad flowing along to impart a vortex-like motion to such hot spots to avoid.

Demgemäß besteht die Erfindung in baulichen Einzelheiten., in der Verbindung von. Elementen und in Anordnungen von Teilen, wie sie die im folgenden beschriebene Ausführung als Beispiel aufweist, und deren Umfang in den Ansprüchen umrissen ist.Accordingly, the invention consists in structural details. In the Connection of. Elements and in arrangements of parts such as those below has described embodiment as an example, and its scope in the claims is outlined.

In der Zeichnung ist eine der möglichen Ausführungsformen dargestellt.One of the possible embodiments is shown in the drawing.

Fig. i ist ein Längsschnitt eines Widerstands in betriebsfertigem Zustand, Fig. 2 ein Grundriß- des Widerstands, Fig. 3 ein Querschnitt längs derLinie 3-3 in Fig. i, Fig. 4. ein Querschnitt längs der Linie 4-4 in Fig. i, Fig.5 ein Querschnitt längs der Linie'5-5 in Fig. i, Bisher wurden verschiedene Ausführungsformen von strömungsgekühlten Widerständen benutzt, bei denen eine Flüssigkeit, z. B. Wasser, an der Oberfläche eines Widerstands entlang geleitet wurde, um diese zu kühlen und dadurch die Belastbarkeit des Widerstands zu erhöhen. Bei einer dieser Bauweisen befindet sich der Widerstandsbelag auf der inneren Fläche eines Rohres, und Wasser wird in gleichmäßiger Strömung durch das Rohr geleitet, so daß es. -den bestreicht. Ein störender Umstand beim Betrieb solcher Widerstände ist die Bildung von Blasen an der Widerstandsschicht, die zu heißen Stellen Anlaß geben, welche Löcher in den Widerstandsbelag brennen können, durch die die Eigenschaften des Widerstands verändert werden. Es ist vorgeschlagen worden, das Kühlmittel, beispielsweise Wasser; in wendelförmiger Strömung durch das Rohr fließen zu lassen, um Blasen urndf damit heiße Stellen zu vermeiden. Die vorliegende Erfindung benutzt eine besondere Vorrichtung zur Erzielung -der gewünschten Wirkung.Fig. I is a longitudinal section of a resistor ready for use State, Fig. 2 is a plan view of the resistor, Fig. 3 is a cross-section along the line 3-3 in Fig. I, Fig. 4 is a cross section along the line 4-4 in Fig. I, Fig. 5 a cross section along the line'5-5 in Fig. i, So far, various embodiments used by flow-cooled resistors in which a liquid, e.g. B. water, was passed along the surface of a resistor in order to cool it and thereby increasing the resilience of the resistor. With one of these types of construction if the resistance coating is on the inner surface of a pipe, and water is passed in a steady flow through the pipe so that it. - the coated. A disturbing factor in the operation of such resistors is the formation of bubbles on the resistance layer, which give rise to hot spots, which holes in the Resistance coating can burn, which changes the properties of the resistor will. It has been suggested that the coolant such as water; in helical Flow through the tube to blow bubbles and hot spots avoid. The present invention uses a particular apparatus to achieve this - the desired effect.

Gemäß der Zeichnung trägt ein im ;ganzen mit io bezeichneter Sockel ein auf ihm befestigtes Widerstandsrohr, das im ganzen mit ii beziffert ist. Das Rohr ist am anderen Ende durch ein im ganzen mit 12 bezeichnetes Endstück abgedichtet. Die Stücke io und 12 dienen auch als- elektrische Zuleitungen zu den beiden Enden des Widerstandsrohres ii, und ein Kühlmittel, z. B. Wasser, wird dem Rohr durch das Zuflußrohr 13 zu- und durch das Abflußrohr 14 abgeführt.According to the drawing, a base designated as a whole with io carries a resistance tube attached to it, numbered as a whole with ii. That The tube is sealed at the other end by an end piece designated as a whole by 12. Pieces io and 12 also serve as electrical leads to the two ends of the resistance tube ii, and a coolant, e.g. B. water, the pipe is through the inflow pipe 13 is fed in and discharged through the outflow pipe 14.

Das Widerstandsrohr i i hat einen dielektrischen Körper 15 aus geeignetem keramischem oder glasähnlichem Stoff mit einem Widerstandsbelag 16 auf seiner inneren Seite. Dieser Belag ist vorzugsweise ein kohlenstofühalti:ger lackartiger Stoff und kann aus einem .geeigneten Bindemittel und einer Emulsion feinverteilter Kohlenstoffteilchen bestehen. Andere Widerstandsbeläge aus verschiedenen, Metallen oder Drahtwindungen können auch für den vorliegenden Zweck benutzt werden. Jedes Ende des Widerstandsrohres ii hat einen gut leitenden Belag 17 aus Silber oder einem anderen gut leitenden Metall, der sich von dem Widerstandsbelag 16 um die Enden des Rohres herum ein Stück weit auf der Außenfläche des Rohres, erstreckt. Die elektrische Verbindung mit dem Widerstandsbelag kann, durch die leitende. Schicht 17 in, noch zu beschreibender Weise hergestellt werden.The resistance tube i i has a dielectric body 15 made of suitable ceramic or glass-like substance with a resistance coating 16 on its inner Page. This covering is preferably a carbon-containing lacquer-like substance and can consist of a suitable binder and an emulsion of finely divided carbon particles exist. Other resistance coverings made of different metals or wire windings can also be used for the present purpose. Each end of the resistance tube ii has a highly conductive coating 17 made of silver or another highly conductive A piece of metal extending from the resistance lining 16 around the ends of the pipe far on the outer surface of the tube. The electrical connection with the Resistance coating can, through the conductive. Layer 17 in, to be described Way to be made.

Das Oberstück des Sockels io hat gemäß Fig. i einen ringförmigen Flansch 18, der eine Dichtungsscheibe i9 aus geeignetem Faserstoff trägt. Ein Ring 2o mit L-förmigem Querschnitt gemäß Fig. i ist mit seinem zylindrischen Teil2oa an den Metallbelag 17 angelötet, um eine mechanische und elektrische Verbindung mit ihm herzustellen; der waagerechte Teil tob liegt auf der Dichtung i9 auf. Ein Ring 2-1 paßt auf dien Ring 2o und hat Gewindelöcher 22, die mit Löchern 23 in denn Flansch 18 des Sockels io im Eingriff stehen. Das Außengehäusc 36 ist vorzugsweise an dem Ring 2o befestigt, um alle Teile zu umschließen. Durch den Ring 2i und die Schrauben 2@4, die durch die Löcher22 gesteckt sind,werden dieTeile zusammengehalten. Auf diese Weise wird das, Widerstandsrohr ii auf dem Sockel io festgehalten und eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen dem Sockel und dem zugehörigen Rohrende hergestellt.The upper part of the base io has an annular flange according to FIG 18, which carries a sealing washer i9 made of suitable fiber material. A ring 2o with L-shaped cross section according to Fig. I is with its cylindrical Teil2oa to the Metal covering 17 soldered on to establish a mechanical and electrical connection with it to manufacture; the horizontal part tob rests on the seal i9. A ring 2-1 fits on the ring 2o and has threaded holes 22 with holes 23 in the flange 18 of the base are engaged. The outer housing 36 is preferably on the Ring 2o attached to enclose all parts. Through the ring 2i and the screws 2 @ 4, which are inserted through the holes 22, the parts are held together. on In this way, the resistance tube ii is held on the base io and a reliable electrical connection between the base and the associated pipe end manufactured.

Das Abschlußstück 12 besitzt ein bec'herförmiges Metallstück 25, das über . das obere Ende des Rohres ii paßt, wie Fig. i zeigt. Das, becherförmige Stück 25 ist in dieser Lage mit dem oberen metallischen Belag 17 verlötet. Das Endstück 12 hat weiter ein Stück 27, das auf dem becherförmigen Stück aufsitzt und eine Bbhrung 28 besitzt, durch die das Anschlußkabel oder eine zweckentsprechende Verbindungsleitung herangeführt werden kann (bei 29). Wie Fig. i zeigt, hat das Stück 27 noch eine kleinere senkrechte Bohrung 3o, die mit der Gewindebohrung 31 in dem Stück 25 im Eingriff steht. Das Stück 27 hat auch noch radiale Bohrungen 32, die von der Bohrung 3o nach der Außenseite des Teils 27 reichen.The terminating piece 12 has a bec'her-shaped metal piece 25 which above . the upper end of the tube ii fits, as shown in Fig. i. That, cup-shaped piece 25 is soldered to the upper metallic covering 17 in this position. The end piece 12 also has a piece 27 that rests on the cup-shaped piece and a hole 28 has through which the connecting cable or an appropriate connecting line can be introduced (at 29). As Fig. I shows, the piece 27 has another smaller vertical hole 3o, which is connected to the threaded hole 31 in the piece 25 in the Engagement is. The piece 27 also has radial bores 32 from the bore 3o reach to the outside of part 27.

Zur Einhaltung des Abstandes dienernde Stäbchen 33 stecken in den Bohrungen 32, und eine Schraube 34, die durch die Bohrungen 30 und 31 hindurchreicht, hält die Teile in ihrer Lage. Vorzugsweise liegt unter der Schraube 34 eine Unterlegac'heibe 35.To maintain the distance serving rods 33 stick in the bores 32, and a screw 34, which extends through the bores 30 and 31, holds the parts in their position. A washer 35 is preferably located under the screw 34.

Nach dem Zusammenbau mit der Schraube gemäß Fig. i ist das. Teilstück 27 mit dem Teilstück 2!5 verbunden und bildet das Endstück i2. Die Abstandsstäbchen 33 liegen an der Innenfläche des äußeren Gehäuses 36 an. Das Gehäuse 36 und sein Ring 21 ruhen auf dem Dichtungsring ig und dem Sockel io. Damit wird das Widerstandsrohr innerhalb des Gehäuses 3,6 in fester Lage gehalten, wobei die Endstücke io und 12 zugleich als elektrische Anschlüsse an beiden Enden dienen. Außerdem kann mittels der Rohre 131 und 14 Wasser durch das Rohr i i in der anschließend beschriebenen Weise geschickt werden.After assembly with the screw according to FIG. I, this is the part 27 connected to the section 2! 5 and forms the end piece i2. The spacer sticks 33 rest on the inner surface of the outer housing 36. The housing 36 and his Ring 21 rest on the sealing ring ig and the base io. This becomes the resistance tube held in a fixed position within the housing 3,6, the end pieces io and 12 also serve as electrical connections at both ends. In addition, by means of of tubes 131 and 14 water through tube i i in the subsequently described Way to be sent.

In dem Sockel io befindet sich. eine zylindrische Höhlung 37, und das Rohr 14 ragt mit seinem Ende 14.9 in die Höhlung hinein. Das Rohr 13 ist gemäß Fig. i an den Sockel io im rechten Winkel zu dem Rohr 14 angeschlossen und steht mit dem Hohlraum 37 durch die Düse 38 in Verbindüng, die gemäß Fig. 5 einseitig in bezug auf die Achse des Rohrendes 14a angeordnet ist. Genauer gesagt richtet die Düse 38 den Strahl des aus dem Rohr 13 kommenden: Kühlmittels in streifender Richtung gegen die Wandfläche der Höhlung 37; diese streifende Richtung kann als tangential zum Umfangkreis der Höhlung 37 bezeichnet werden. Somit wird die Kühlflüssigkeit, die dem Sockel io durch das Rohr 13 zugeführt wird, durch die Düse 38 tangential gegen die Wand der Höhlung gerichtet, um dem Kühlmittel eine kreisförmig drehende Bevvegung zu erteilen.In the socket io is located. a cylindrical cavity 37, and the tube 14 protrudes with its end 14.9 into the cavity. The tube 13 is according to Fig. I connected to the base io at right angles to the tube 14 and is with the cavity 37 through the nozzle 38 in connection, which according to FIG. 5 on one side is arranged with respect to the axis of the pipe end 14a. More precisely aimed the nozzle 38 the jet of coming from the pipe 13: coolant in grazing Direction towards the wall surface of the cavity 37; this grazing direction can be called are designated tangential to the circumference of the cavity 37. Thus, the coolant, which is fed to the base io through the pipe 13, through the nozzle 38 tangentially directed against the wall of the cavity to give the coolant a circular rotation To grant movement.

Die Unterseite des Teilstücks z5 `hat gemäß Fig. i eine ringförmige Vertiefung 25a, so daß bei 25b eine Erhöhung entstanden ist. -Diese ringförmige Vertiefung, die dem Boden des Rohres i i gegenüberliegt, wie es Fig. I zeigt, lenkt eine Flüssigkeits- oder Gasströmung, die nahe dem oberen Ende entlang der Innenseite des. Rohres aufsteigt, nach der Mitte des, Rohres und abwärts in Richtung der :ochse des Rohres. Ein Leitplättchen 4o, das an dem Teilstück 25 befestigt ist, wie es Fig. i und 4 zeigen, ragt abwärts in das Rohrinnere. Dieses Plättchen bremst die Wirbelbewegung der Wasser-Säule- ab und bewirkt, daß schwere, in dem Wasser mitgeführte Teilchen fortgespült werden, statt daß sie gegen den Belag 16 gedrückt werden und dort in ihrer wirbelnden Bewegung unter der Wirkung der Fliehkraft den Belag durch Kratzen beschädigen.The underside of the section z5 'has an annular shape according to FIG Depression 25a, so that an elevation has arisen at 25b. -This ring-shaped Deepening, which is opposite the bottom of the tube i i, as shown in Fig. I, directs a liquid or gas flow rising near the top along the inside of the pipe, towards the middle of the pipe and downwards towards the ox of the pipe. A guide plate 4o, which is attached to the section 25, as shown in FIGS. I and 4, protrudes downwards inside the pipe. This plate slows the whirling movement of the water column and causes heavy particles entrained in the water to be washed away, instead of being pressed against the lining 16 and there in their whirling motion Damage the covering by scratching under the effect of centrifugal force.

Somit kann eine Flüssigkeit, z. B. Wasser, durch das Zuflußrohr 13 unter erheblichem Druck eingepreßt werden; beim Ausströmen aus der Düse 38 streift sie das obere Ende i4a des Rohres 14 tangential, und fließt dann in einer Schraubenlinie mit beträchtlicher Geschwindigkeit aufwärts. Das Kühlmittel setzt diesen Schraubenweg längs des Widerstandsbelags 16 des Rohres i i fort, kühlt dabei dessen Oberfläche und erhöht dadurch die Belastbarkeit des Widerstands. Beim Erreichen. des oberen Endes des Rohres i i tritt die Flüssigkeit in die ringförmige Vertiefung 25a des Teilstücks 25 ein und wird durch die Form dies Teilstücks 25 nach innen und unten umgelenkt. Dadurch entsteht ein Gegenstrom, der in Abwärtsrichtu:ng im allgemeinen längs der Mittelachse des Rohres i i fließt, bis er in das, vorspringende Stück 149 des Rohres 14 eintritt.Thus, a liquid, e.g. B. water, through the inlet pipe 13 be pressed in under considerable pressure; grazes when flowing out of the nozzle 38 it tangent to the upper end i4a of the tube 14, and then flows in a helical line upwards at considerable speed. The coolant sets this screw path along the resistance lining 16 of the pipe i i, thereby cooling its surface and thereby increases the resilience of the resistor. Upon reaching. of the upper At the end of the tube i i the liquid enters the annular recess 25a of the Section 25 and is due to the shape of this section 25 inwards and downwards diverted. This creates a countercurrent, which is generally in a downward direction along the central axis of the pipe i i flows until it enters the protruding piece 149 of the tube 14 enters.

DIeRÖhre 13 und 14 sind hinsichtlich dies Flüssigkeitsdrucks in Rohr 13, der Größe der Düse 38 und dem Durchmesser des Rohres i i so bemessen, daß ein ausgeglichener Zustand erreicht und aufrechterhalten wird, bei dem im Inneren des Rohres i i die Flüssigkeit sich ständig in einer Schraubenlinie von einem Ende desWiderstandsbelags 16 zu seinem anderen Ende bewegt. Dadurch wird die Bildung oder das Bestehen von Luft- oder Dampfblasen längs des Widerstandsbelags 16 des Rohres ii praktisch verhindert dank der Fliehkraft der rasch über die Oberfläche strömenden Flüssigkeit.The tubes 13 and 14 are dimensioned with regard to the liquid pressure in tube 13, the size of the nozzle 38 and the diameter of the tube ii that a balanced condition is achieved and maintained in which the liquid inside the tube ii is constantly in a helix of one end of the resistance pad 16 is moved to its other end. As a result, the formation or the existence of air or vapor bubbles along the resistance coating 16 of the pipe ii is practically prevented thanks to the centrifugal force of the liquid flowing rapidly over the surface.

Bei dieser Bauweise ist es möglich, sowohl Zuwie Abflußanechluß des strömungsgekühlten Widerstands am gleichen Ende des Bauelements zuhaben; trotzdem läßt sich derAbflußanschluß 14 gegebenenfalls auch am anderen Ende anordnen. Das äußere Gehäuse 36 dient als Schutz des Widerstandselements; am oberen Ende bat es Längsschlitze 3611 gemäß Fig. i, so daß es mittels eines Spannringes 39 gemäß Fig. 2 auf einen röhrenförmigen Stromleiter oder den Außenleiter einer koaxialen Übertragungsleitung aufgeklemmt werden kann.With this construction it is possible to connect both the inlet and the outlet connection to the to have a flow-cooled resistor on the same end of the device; despite this the drain connection 14 can optionally also be arranged at the other end. That outer housing 36 serves to protect the resistance element; at the top it begged Longitudinal slots 3611 according to FIG. I, so that it is by means of a clamping ring 39 according to FIG. 2 on a tubular electrical conductor or the outer conductor of a coaxial transmission line can be clamped.

Der beschriebene elektrische Widerstand läßt sich leicht einbauen dank seiner geschlossenen Bauweise und leichten Anschlußmöglichkeit an eine Wasserleitung od. dgl. Auch die Einschaltung eines elektrischen Stromkreises läßt sich leicht vornehmen.The electrical resistance described can be easily installed thanks to its closed construction and easy connection to a water pipe or the like. It is also easy to switch on an electrical circuit make.

Claims

PATENT APPLICATION CHE: i. Flow-cooled electrical resistance with tubular resistance path and flow of coolant, characterized by Devices which introduce the coolant at one end of the said pipe in such a way that that it is in a helix along the inner surface of the tube from one end moved to the other, and by facilities that the tube on the latter Seal the end and, due to its shape, the coolant essentially along the pipe axis flow back to an outlet at the former end, with a guide plate protrudes from the second-mentioned device into the interior of said tube.

2. Resistance. according to claim i, characterized in that the coolant supplying Means an arrangement for directing the beam close to one end of the tubular Has resistance path, which the beam in a around the axis of the resistance path brings circular motion, as well as a coolant-supplying device, -that Means in a direction substantially tangential to this circular movement initiates.

3. Resistor according to claim i or 2, characterized in that the an annular device sealing the resistance tube at the second-mentioned end Indentation at the end of the resistance path opposite the coolant inlet having.

4. Resistor according to claim 3, characterized in that a guide plate intended to influence the circular movement of the coolant along the recess is.

5. Resistor according to claim 3 or 4, characterized in that a coolant outlet concentric to the central axis of the annular or helical: coolant path provided is to that of the annular recess substantially along the central axis the return path of the resistance to dissipate coolant.

6. Resistance according to claim 5, characterized in that the diameter of the space for the annular or helical Movement of the coolant is equal to the diameter of the resistance path and that a tubular component serves for the coolant outlet that is coaxial with the central axis of the space for the annular or helical movement is arranged.